【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及有机污染物废水处理，具体涉及一种水凝胶基底催化膜的制备方法及应用。
技术介绍
1、硫酸盐自由基的aop(sr-aop)因具有反应选择性高、氧化能力强、工作ph范围宽等独特优势，而成为一种有潜力的有效修复技术。通过加热、紫外照射、过渡金属或金属氧化物活化过氧一硫酸盐(pms)和过氧二硫酸盐(pds)，可生成硫酸根(so4-·)，其中，pms由于其不对称的分子结构，相对于pds更容易分解。尤其是钴介导的pms工艺(co(ii)/pms)在过渡金属中去除有机污染物的硫酸根生成方面具有突出的性能。为了提高催化反应的效率，co2+以极高的浓度加入，通常比排放标准高出数十倍数百倍，而伴随钴盐的阴离子总是被引入体系中，这可能会导致反应自由基淬灭。为了解决这些问题，研究者更致力于开发钴基非均相催化剂。
2、然而，非均相催化剂的应用受到与悬浮液分离困难的限制，容易造成二次污染问题，经济成本较高，而且容易发生聚集现象，影响催化剂的活性，不利于在工业上应用。
技术实现思路
1、有鉴于此，有必要针对上述的问题，提供一种水凝胶基底催化膜的制备方法及应用，将催化剂纳米颗粒负载在水凝胶基底膜上，通过高级氧化工艺与水凝胶膜相结合，使得水凝胶基底催化膜既能有效活化pms，有效降解污染物，还能避免催化剂在有机污染物废水中聚集，催化活性随着时间推移变差的问题，同时，也能避免催化剂与有机污染物废水难以分离回收的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取以下的技术方案：
3
4、(1)将膜剂溶解于纤维素纳米纤维分散液(nfc)中形成澄清溶液，所述膜剂为丙烯酰胺(am)或者壳聚糖或者聚乙烯醇；
5、(2)将引发剂和交联剂按顺序添加到所述澄清溶液中搅拌至颗粒消失后，加入增韧剂，搅拌至完全溶解，得到铸膜液；
6、(3)将过一硫酸盐活化催化剂研磨成细粉状后加入到所述铸膜液中搅拌混合；
7、(4)将加入催化剂的铸膜液进行超声波处理和真空脱气，得到均质溶液；
8、(5)将所述均质溶液倒入玻璃模具，并放置在烘箱中进行聚合反应，得到水凝胶聚合物膜；
9、(6)将水凝胶聚合物膜于室温下浸泡在离子溶液中，得到水凝胶基底催化膜。
10、优选地，步骤(1)中膜剂与纤维素纳米纤维分散液(nfc)的质量比为：0.1～0.3。
11、优选地，步骤(2)中引发剂与膜剂的质量比为：0.002～0.02；交联剂与膜剂的质量比为：0.0001～0.005；步骤(2)中增韧剂与膜剂的质量比为：0.02～0.1。
12、优选地，步骤(2)中所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种的复合物；
13、所述交联剂为过氧化二异丙苯、n，n-亚甲基双丙烯酰胺、季戊四醇、戊二醛、二羟甲基尿素、三羟甲基三聚氰胺中的一种或几种的复合物；
14、所述增韧剂为聚碳酸酯、聚酯、苯乙烯-丙烯腈共聚物、海藻酸钠中的一种或几种的复合物。
15、优选地，步骤(3)中过一硫酸盐活化催化剂与膜剂的质量比为：0.2～0.5；步骤(3)中过一硫酸盐活化催化剂为钛酸钴，铁酸铋，铁酸钴中的一种或其中几种的复合催化剂。
16、优选地，步骤(4)中超声波处理时长为0.5h～3h。
17、优选地，步骤(5)中聚合反应温度为60℃～90℃，反应时长为1h～5h。
18、优选地，步骤(6)中离子溶液为一价到三价的金属阳离子溶液中的一种或几种混合物，浸泡时长为2h～10h。
19、本专利技术还提供了一种水凝胶基底催化膜，采用上述技术方案中任一项的水凝胶基底催化膜的制备方法制备得到。
20、本专利技术还提供了一种水凝胶基底催化膜的应用，通过膜分离与高级氧化耦合降解有机污染物废水。
21、本专利技术的有益效果为：
22、(1)本专利技术提出的水凝胶基底催化膜的制备方法，实现了将高级氧化工艺与水凝胶膜相结合的自清洁催化膜的制备，制备方法简单可靠，容易操作，可以负载多种催化剂，具有广泛应用性，将aops尤其是非均相氧化技术集成到膜过滤系统中，不仅可以固定催化剂还能减轻膜污染。
23、(2)本专利技术提出的水凝胶基底催化膜的制备方法制备出来的水凝胶基底催化膜具有三维网络结构，拉伸性能好，具有良好的抗冲击性能，负载多种催化剂，活化pms，用于降解水体中的有机污染物，在废水修复领域中具有很好的应用前景。
24、(3)本专利技术提出的水凝胶基底催化膜通过膜分离与高级氧化耦合降解有机污染物废水，不仅使得可达面积大、传质效率高，提高了催化活性，而且解决了团聚和再利用的问题，催化剂负载在水凝胶的三维网络膜结构以及通道上，不易发生团聚，而且基本不会进入到有机污染物废水中，无需从有机污染物废水中回收催化剂。
25、(4)本专利技术提出的水凝胶基底催化膜的制备方法，实现了以丙烯酰胺(am)或者壳聚糖或者聚乙烯醇作为膜剂的多种水凝胶基底催化膜的制备，水凝胶基底催化膜具有多样性，能够满足不同水通道的需求，其中以丙烯酰胺(am)作为膜剂，可以形成20μm～60μm大通道结构，以壳聚糖作为膜剂，可以形成100μm～200μm的大通道结构，以聚乙烯醇为膜剂，可以形成10μm～40μm的密集通道，在水较为快速渗透进行膜分离的同时，能够活化pms，处理多种有机污染物废水。
26、本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.一种水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中膜剂与纤维素纳米纤维分散液的质量比为：0.1～0.3。
3.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中引发剂与膜剂的质量比为：0.002～0.02；交联剂与膜剂的质量比为：0.0001～0.005；步骤(2)中增韧剂与膜剂的质量比为：0.02～0.1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种的复合物；
5.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中过一硫酸盐活化催化剂与膜剂的质量比为：0.2～0.5；步骤(3)中过一硫酸盐活化催化剂为钛酸钴，铁酸铋，铁酸钴中的一种或其中几种的复合催化剂。
6.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(4)中超声波处理时长为0.5h～3h。
7.根据权利要
8.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(6)中离子溶液为一价到三价的金属阳离子溶液中的一种或几种混合物，浸泡时长为2h～10h。
9.一种水凝胶基底催化膜，其特征在于，采用上述权利要求1至8中任一项所述的水凝胶基底催化膜的制备方法制备得到。
10.一种水凝胶基底催化膜的应用，其特征在于，通过膜分离与高级氧化耦合降解有机污染物废水。
...【技术特征摘要】
1.一种水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中膜剂与纤维素纳米纤维分散液的质量比为：0.1～0.3。
3.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中引发剂与膜剂的质量比为：0.002～0.02；交联剂与膜剂的质量比为：0.0001～0.005；步骤(2)中增韧剂与膜剂的质量比为：0.02～0.1。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、过硫酸钠中的一种或几种的复合物；
5.根据权利要求1所述的水凝胶基底催化膜的制备方法，其特征在于，步骤(3)中过一硫酸盐活化催化剂与膜剂的质量比为：0.2～0.5...
【专利技术属性】
技术研发人员：王文辉，梁爱萍，李朝林，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：
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